2。2 方案设计

2。2。1 系统组成

系统包括信息采集模块、控制模块、执行机构、电机驱动模块、无线通信模 块 5  个部分。具体各模块的功能已在第一章中说明，这里就不再赘述。

根据系统设计的需求分析和实验条件。如图 2-2  所示为系统工作流程。

系统工作流程

2。2。2 无线通信模块的选择

无线遥控技术有许多，一般有 WiFi 技术、蓝牙、ZigBee、红外线等。目前 市场上在不同领域，这些技术都有其应用的方面。WiFi 的传输距离足够远，其 数据载容量也很大，但本设计只限于在短距离内实现控制，因此不考虑 WiFi 技 术。红外技术有其局限性，一是要对准方向，二是其不能穿越非透明的障碍物。 而蓝牙与 ZigBee 比较相似，经过比较我选择了蓝牙作为无线通信的手段。

2。2。3 信息采集模块的比较与选择

在选择信息采集模块时要考虑到测距方法，通常有借助声、光等在空气中传 播的速度、时间关系通过数学计算得到，一般的媒介有红外、激光和超声波 3

种。因此基于上述这 3 种媒介的常见传感器分为 3 类，即以下三种测距传感器。

1。红外线传感器 具有以下几个优点：不会污染环境、安全实用、低价、简易、功耗小。通常

情况下不会发生信号串扰等情况，因为红外线无法穿透非透明的障碍物。当然也 有其缺点：不能很好地辨别方向、精度也不高、测量的量程小。 2。激光测距传感器

方向性强、单色性好、精度高、亮度高是激光测距传感器具备的几个优点。 缺点是人体安全可能造成不同程度的伤害，且制造工艺难度大、成本较高，若工 艺达不到要求将会对测量结果造成较大的误差。文献综述

3。超声波测距传感器 是一种受外界因素（如光线、磁场等）影响较小的典型的非接触式测距元件，

此外它结构简单、方向性强、成本较低、功耗小和在介质中传播距离较远，能够 一定程度上识别透明及漫反射性差的物体的特点。其缺点是超声波在空气中传播 衰减较大，测量时的回波信号的起伏会造成接收时的误差；在接收超声波的脉冲

反射回波时会被展宽，进而影响到测距的分辨率，对近距离的测量造成一定程度 上的误差。

经过上述各种测距方式的比较，综合多方面因素，本设计将选择超声波测距 传感器。

从原理上来说，超声波传感器可分为两种方式：脉冲反射式、共振式。在本 设计中将利用超声波反射的特性，即选择前者——脉冲反射式。超声波测距的原 理是通过超声波发射器向装置前方的障碍物发射超声波，在发射声波的同时开始 计时，在空气中传播遇到障碍物时声波就立刻返回，最后在超声波接收器收到反 射波时就停止计时，其原理如图 2-3 所示。常温下超声波在空气中的传播速度 为 v= 340m/s，根据计时器记录的时间 Δt，就可以计算出发射点距障碍物的距 离（L）[1]，即：

超声波工作模拟图

当然，上面讲述的是在没有外界因素干扰的理想情况下，在实际情况中对精 度是苛刻的，那么就要将温度等各种环境因素的影响都考虑在内，这样才能对计 算数值加以修正，以便减小误差，由于条件限制，本设计中暂且忽略其影响。

在上述测距模块的设计中，如若超声波发射频率太低，传播时易受到外界杂 音的干扰；反之则易衰减。因此，在超声波测距中，选择的频率不能太高又不能 太低，通常使用频率为 40 kHz 的超声波。 Arduino无线通信的汽车防撞系统设计+程序+电路图(5):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_82805.html